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環(huán)保調節(jié)閥的流量系數(shù)

  • 發(fā)布日期:2018-04-15      瀏覽次數(shù):1294
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          之前介紹組合式減壓閥在國華惠州熱電應用,現(xiàn)在介紹環(huán)保調節(jié)閥的流量系數(shù)在確定調節(jié)閥的公稱尺寸時,主要的依據(jù)和工作程唐就是計算流量系數(shù),而計算流量系數(shù)
      的基型公式是以牛頓不可壓縮流體的伯努利方程為基礎的,流經(jīng)調節(jié)閥的介質應該屬于牛頓型
      流體。
          如果已知調節(jié)閥的壓力損失和介質及其密度,就可以求出調節(jié)閥的流量系數(shù),即流過調節(jié)閥的質量流量q。( t/h)。
          下面討論的流體計算公式適用于介質是牛頓型不可壓縮流體、可壓縮的流體或上述兩者的均相流體,對于泥漿、膠狀液體等非牛頓型流體是不適用的。
      3. 4.1 不可壓縮流體
          在安裝條件下,為了使流量系數(shù)計算公式c 2適用于各種單位,并考慮到粘度、管道等因素的影響,可把公式演變?yōu)槿缦碌男问剑?br />式中g。——體積流量(rri3/h);
          Fp-管道的幾何形狀系數(shù),量綱為1,當沒有附接管件時,F(xiàn)p =1;
          FR-雷諾數(shù)系數(shù),量綱為1,在紊流狀態(tài)時,,。=1;
          p-介質密度,在15.5℃時,p=l.0;
          Ⅳ】——數(shù)字常數(shù),見表3-8。
      注:使用本表提供的數(shù)字常數(shù)和規(guī)定的公制單位就能得出規(guī)定單位的流量系數(shù)。
          在采用不同單位時,流量系數(shù)的代表符號各不相同,數(shù)字常數(shù)Ⅳ值也不相同。目前,流量系數(shù)除用Kv、Cv外,還用Av符號表示。
          根據(jù)計算理論,在計算液體流量系數(shù)時,按三種情況即非阻塞流、阻塞流、低雷諾數(shù)分別進行計算,在用判別式判定之后,用不同的公式進行計算。
          (1)非阻塞流在Ap< F2(p,- FFPv)的情況下,是非阻塞流,這時流量系數(shù)計算公式為
      式中FL-壓力恢復系數(shù),F(xiàn)L=    二;其中,Pi為閥前的壓力(MPa),p2為閥后的壓力
          ( MPa),p。。為產生阻塞流時縮流斷面的壓力(MPa);
          FF-液體的臨界壓力比系數(shù),F(xiàn)F=o.96 -0..28撕;石:;其中p。為液體的飽和蒸汽壓力
          (MPa),Pc為液體臨界壓力(MPa);
          g。。——流過調節(jié)閥的體積流量( rri3/h);
          qmL-流過調節(jié)閥的質量流量(kg/h);
          Ap-調節(jié)閥前后的壓差(MPa)
          Ap =Pi -p2;
          p。——液體的密度( g/CIJ13)。
          一些常用介質的臨界壓力Pc和臨界溫度Tc值見表3-9。表3-9常用介質的臨界壓力Pc和臨界溫度Tc
          (2)阻塞流當Ap≥F~(p,- FFp。)時為阻塞流情況,這時,應把產生阻塞流的壓差值R
      (Pi - FFPv)代入式(3-23)、式(3-24)中進行計算,即   

      (3)低雷諾數(shù)液體的計算雷諾數(shù)Re。是表明介質在管道內流動狀態(tài)的量綱為l的數(shù)。管內介質流動的特性取決于四種參數(shù)(管徑、粘度、密度和流速)的綜合作用。由雷諾數(shù)的大小可以判
      斷介質的流動狀態(tài)是層流還是紊流。
          流量系數(shù)甄是在適當?shù)睦字Z數(shù)、在紊流情況下測定的。隨著雷諾數(shù)Re。的增大,Kv值變化不大。然而雷諾數(shù)減小時,有效的Kv值會變小。在的情況下,雷諾數(shù)很低,例如對粘性很大的介質,介質的流動已經(jīng)成為層流狀態(tài),其流量與閥門壓力損失成正比,而不是與閥門壓力損失盼平方成正比。這時如果還按式(3-23) -式(3-26)計算Kv值,誤差一定很大。因此,對雷諾數(shù)偏低的介質,對墨值計算公式要進行校正。
          修正后的流量系數(shù)為霹,即
          Kv= KV/FR    (3-27)
      式中麟——修正后的流量系數(shù);
          ——按紊流條件時,按式(3-23) -式(3-26)計算的流量系數(shù);
      FR-雷諾數(shù)修正系數(shù),可以按雷諾數(shù)Re。的大小從圖3-21查得。圖3-21雷諾數(shù)修正系數(shù)FR
          雷諾數(shù)Re??伤聘鶕?jù)閥的結構和粘度等因素,由下列公式求得。
          對于只有兩個平行流路的調節(jié)閥,如直通雙座閥、蝶閥、偏心旋轉閥,雷諾數(shù)為
          對于只有一個流路的調節(jié)閥,如直通單座閥、套筒閥、球閥、角閥、隔膜閥等,雷諾數(shù)為式中v-液體在流動溫度下的運動粘度( mm2/s)( cSt)。
          從圖3-21的曲線中可以看出,當雷諾數(shù)Re。大于3500以后,修正量已經(jīng)不大,所以雷諾數(shù)大于3500就不需要進行低雷諾數(shù)修正。
          五——壓差比(壓差與入口壓力之比),X= Ap/p,,量綱為1;
          Pi-閥前壓力(kPa)或(bar) (105Pa =lbar);
          JD,——介質在p.和Ti時的密度(kg/rr13);
          丁,——閥入口的熱力學溫度[K(℃+273)];
          M一介質相對分子質量;
          Z-壓縮系數(shù),量綱為l;N6、N8、Ng-數(shù)字常數(shù),其值見表3-11。
      1.氣體
      (1)非阻塞流當X<F。墨時,是非阻塞流情況,如果采用法定計量單位制,則計算公
      式中q。。——氣體標準體積流量(N.rri3/h);
          p。——氣體標準狀態(tài)下密度(273K,1.013×102kPa)( kg/N.m3);
          p,——閥前壓力( kPa);
          廣一膨脹系數(shù);
          t——人口熱力學溫度(K);
          必一氣體分子量;

        G-氣體的相對密度(空氣為1);
        Z-壓縮系數(shù)。壓縮系數(shù)Z是比壓力和比溫度的函數(shù),可從圖3-22中查出。
          比壓力的定義是:實際人口壓力p,與所述介質的熱力臨界壓力之比;而比溫度的定義是入口溫度E和熱力學臨界溫度T之比。若比壓力為p,。比溫度為t,則:100
          由于計算方程式(3-30)、式(3-31)及另一些計算方程都不包含上游條件時介質的實際密度這一項,而密度是根據(jù)理想氣體定律由人口壓力和溫度導出的。在某些條件下,真空氣體的性質與理想氣體的偏差很大。在這些情況下,要引入壓縮系數(shù)Z來補償這個偏差。
          上海申弘閥門有限公司主營閥門有:蒸汽減壓閥,減壓閥(氣體減壓閥,可調式減壓閥,水減壓閥膨脹系數(shù)y用來校正從閥門的人口到閥后縮流處氣體密度的變化,理論上y值和節(jié)流口面積與入口面積之比、流路形狀、壓差比X、雷諾數(shù)、比熱比系數(shù)FK等因素有關。由于氣體介質流速較高,在可壓縮流情況下,由于紊流幾乎始終存在,所以雷諾數(shù)的影響極小,可以忽略。其他因素與y的關系可以表示如下:
      式中墨——臨界壓差比,查表3-10;
        X-一壓差比;
        FK-比熱比系數(shù),空氣的FK =1,對非空氣介質:FK=1. 4K4(,c是氣體的等熵指數(shù))。
          (2)阻塞流當X≥F。蜀時,即出現(xiàn)阻塞流情況。
          如果閥前壓力p.保持不變,閥后壓力逐步降低,氣流就慢慢形成了阻塞流。即使這時閥后壓力再降低,流量也不會增加。在壓差比X達到FKXT值時就達到極限值。使用公式時,蓋值要保持在這一極限內。因此,y值只能在0. 667(當x=FKXT耐)到1.0的范圍內。
          在阻塞流情況下,流量系數(shù)的計算公式可簡化為注意,蜀值可通過空氣試驗來確定,也可以利用無連接管件調節(jié)閥的液體壓力恢復系數(shù)FL近似求得。
          如果一個調節(jié)閥裝有漸縮管或其他管件,XT就會受到影響。這時的XT值就標為XTP。
          為達到規(guī)定的±5%的允差極限,閥和連接管件應作為一個整體進行試驗。如果允許用估計值,可采用式(3-41):
          在上面的公式中,墨為不裝漸縮管或其他管件的調節(jié)閥的壓差比,系數(shù)f.是連接閥人口側的漸縮管或其他管件的阻力系數(shù)。
        2.蒸汽
        根據(jù)膨脹系數(shù)法,以質量流量為單位,可推導出下面的計算公式。
        1)當蓋<FKXT時(非阻塞流)

      式中g。。——蒸汽的質量流量( kg/h);
          p。——閥前入口蒸汽的密度( kg/rTi3);
          K-蒸汽的等熵指數(shù)。
          如果是過熱蒸汽,應代人過熱條件下的實際密度。
          3.兩相流體
          當調節(jié)閥的介質為氣液兩相的混合流時,過去一般都采用分別計算液體和氣體(蒸汽)的C值,然后相加作為調節(jié)閥的總流量系數(shù)值。這種分別計算液體及氣體的流量系數(shù),然后相加的方法是基于兩種介質單獨流動的觀點,沒有考慮到它們的相互影響。實際上,當氣相大大多于液相時,液相成為霧狀,具有近似于氣相的性質;當液相大大多于氣相時,氣相成為氣泡而夾雜在液相中間,這時具有液相性質,此時用上面方法計算誤差也較大。前者偏大而后者偏小。因此,兩相流體流量系數(shù)的計算必須考慮到兩相流動之間的互相影響,尋找有效而準確的計算方法。
          按照新的膨脹系數(shù)的理論,目前對兩相流的流量系數(shù)計算多采用有效密度法或兩相密度法。當液體和氣體(或蒸汽)均勻混合流過調節(jié)閥耐,液體的密度保持不變,而氣體或蒸汽由于膨脹而使密度下降,因此,要用膨脹系數(shù)加以修正。從式( 3-42)可知,質量流量與),成正比,如果這時氣體的有效密度為p。,則在其他條件相同的情況下,密度為p。的可壓縮介質的質量流量與密度為p。的不可壓縮介質的質量流量是一樣的,因此,對于均勻混合的氣(汽)、液兩相介質可按混合介質的有效密度p。進行計算。當兩相流中為液體和蒸汽,而液體占絕大部分時,可以用閥入口(Pi和t條件下)的兩相流密度p。來計算。
          總之,計算的前題條件是:氣(汽)、液兩相介質必須均勻混合,而且其中每一單相介質均未達到阻塞流條件,計算公式如下。
          (1)液體與非液化性氣體先決條件:液體Ap<R(Pi -P:),氣體x<FKXT,兩個條件都能滿足。
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